Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

ÜÇ BOYUTLU YAZICI TASARIMI ve PROTOTİPİ PROF. DR. KERIM ÇETİNKAYA T.C. KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "ÜÇ BOYUTLU YAZICI TASARIMI ve PROTOTİPİ PROF. DR. KERIM ÇETİNKAYA T.C. KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ."— Sunum transkripti:

1 ÜÇ BOYUTLU YAZICI TASARIMI ve PROTOTİPİ PROF. DR. KERIM ÇETİNKAYA T.C. KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ

2 STRAFOR-CAMELYAF ÇALıŞMALARı 2

3 DELTA Üç boyutlu yazdırma, dijital ortamda hazırlanan üç boyutlu dosyadan (CAD çizimleri) üç boyutlu katı nesneler üretme sürecidir. Bu işlemleri gerçekleştiren makineler üç boyutlu yazıcı olarak adlandırılır. Dikey Z eksenindeki hareketi sağlamak için üç yerden birer step motor ile tahrik edilmektedir. Bunun sebebi delta yazıcıların üçgen biçiminde olan şekillerinden kaynaklanmaktadır Delta tipi üç boyutlu yazıcı

4 KARTEZYEN YAZıCı Bu yazıcıların iskeletleri çelik çubuklardan veya profillerden oluşmaktadır. X ve Y eksenindeki hareketler eksantrik triger kayışı tarafından sağlanır. Z eksenindeki hareket vidalı miller kullanılarak iki adet step motor sayesinde sağlanır Kartezyen üç boyutlu yazıcı

5 Burada ergitmenin yapıldığı kafa XY koordinat sistemine bağlanmıştır. Z ekseni hareketi tablaya verilmiştir CORE XY TIPI 3B YAZıCı Core xy mantığı ile üretilmiş üç boyutlu yazıcı

6 Üç boyutlu yazıcılarda yaygın bir şekilde kullanılan malzemelerin başında ABS ve PLA malzemeleri gelmektedir. ABS plastik (akrilonitril butadin stiren), sert bir termoplastik polimerdir. 20 ile 80 ° C arasında kullanıma uygundur. 80 derece üzerindeki bir sıcaklığa çıkılması durumunda yumuşama ve şekil bozulması yaşanabilir derecede eritilirken hidrosiyonik asit (HCN) gazı açığa çıkarmaktadır. Bu gaz zehirleyici bir gazdır. ABS yüksek dayanım ve darbe direnci nedeniyle üç boyutlu yazıcılarda sıkça tercih edilen bir malzeme türüdür. ABS malzemesinin yüksek sıcaklıkta yazdırılması nedeniyle büyük parçaların yazdırılması esnasında çarpılma riski bulunmaktadır. Oluşabilecek çarpılmaların önüne geçmek için ısıtıcılı yazma tablası kullanılması gerekmektedir MALZEME ABS ABS/PLA Filamentler

7 PLA (Polilaktik asit) ise şu anki istatistiklere göre en çok kullanılan üç boyutlu yazıcı malzemesidir. PLA malzemesinin yazdırılırken çarpılma ihtimali çok daha düşüktür. Bundan dolayı da ısıtıcı tabla kullanılması zorunlu değildir. PLA nişasta içeren ürünlerden elde edilmektedir PLA malzemesi ABS malzemesinden daha düşük dayanıma sahiptir. Yavaş sertleşmesinden dolayı yazım hızı arttırıldığında ortaya kötü sonuçlar çıkabilmektedir. Yazdırma işleminin hızını arttırabilmek için yazdırılan parça, bir fan yardımı ile soğutulabilir MALZEME PLA ABS/PLA Filamentler

8 Üç boyutlu yazıcılardan ürün çıkarabilmek için ilk aşamada bu ürünün dijital ortamda üç boyutlu olarak tasarlanmış (katı modelleme programları mesela solid gibi) olması gerekir. Dijital ortamda tasarlanan ürün STL formatında kaydedilir ve üç boyutlu yazıcı kontrol programlarına aktarılır. Üç boyutlu yazıcı kontrol programlarında baskısı yapılacak olan ürünün yüzey kalitesi, doluluk oranı gibi istenilen özellikleri ayarlanır. Gereken ayarlar yapıldıktan sonra dilimleme işlemi yapılarak ürün katmanlara ayrılır ve G-Code dosyası oluşturulur. Oluşturulan bu dosya ya hafıza kartı aracılığıyla ya da doğrudan bilgisayar bağlantısı ile üç boyutlu yazıcılara aktarılarak ürün baskısı gerçekleşir. Üç Boyutlu Yazdırma İşlemi Nasıl Gerçekleşir? CAD Dosyası STL Uzantılı Dosya Gcode Dosyası 3 Boyutlu Baskı

9 Piyasada markalaşmış üç boyutlu yazıcıların kendine özel tasarımları olan dilimleme ve kontrol programları bulunmaktadır. Bunlardan bazılarının ara yüzü aşağıda verilmiştir. Nesne Dilimleme Programları Cura slic3rRepetier

10 “3D Print Expo Turkey” üç boyutlu yazıcı fuarında Türkiye’de bu alanda yapılan çalışmalar incelenmiştir. Türkiye’de 3 Boyutlu Yazıcı Teknolojisindeki Gelişmeler Baskı hacmi:254x228x203 mm Hassasiyet: 0.1 mm (100 mikron) Türk Firması 4B Mühendislik 3B yazıcı. 3D Türk Printers ESP Müh. Baskı hacmi:254x228x203mm Hassasiyet:0.05 mm Türk bir firma tarafından Bursa’da imal edilmiştir. Baskı hacmi:260x230x200 mm Hassasiyet: mikron Türk Firması Sanem Cube II Baskı hacmi:245x245x245 mm Hassasiyet: mikron Kemiq 3B yazıcı

11 Türkiye’de 3 Boyutlu Yazıcı Teknolojisindeki Gelişmeler Baskı hacmi:109x113x116mm Hassasiyet: mikron Voksel M3d 3B yazıcı. Ultimaker 2: Baskı hacmi: 230x230x205mm Hassasiyet: 20 mikron 3Dörtgen Ultimaker 3B yazıcı. Baskı hacmi:125x125x165mm Hassasiyet: 20/50/100 mikron 3bFAB Formlabs Form1. Baskı hacmi: 200x200x185mm Hassasiyet: mikron 3bFAB Zortrax 3 boyutlu yazıcı.

12 Türkiye’de Filament Üreten Firmalar Türkiye’de filament üreten türk firmalarından biri “3D SANEM” firmasıdır. PLA,PET ve ABS malzemeleri olmak üzere üç farklı filament üretip satışa sunmuşlardır. Bir diğer filament üretici firma “Pure Imagination” firmasıdır. ABS, PLA, Nylon, Flex PLA, HIPS olmak üzere beş farkl filament üretip satışa sunmuşlardır. Son olarak “OO-KUMA” firması beş farklı filanmet üretip satışa sunmuştur. Bunlar: ABS, PLA, FLEX, Karbon Fiber ABS, Ahşap dolgulu PLA (%30'dan fazla ahşap lifleri barındırır)’dır.

13 GELENEKSEL VE TERSİNE MÜHENDİSLİKLE 3 BOYUTLU YAZICI GELENEKSEL YÖNTEMLERLE ÜRETILMIŞ BAĞLANTı PARÇALARı TERSINE MÜHENDISLIK TEKNIĞI UYGULANARAK YENIDEN MODELLENMIŞTIR. a) Geleneksel üretilen parçalı üç boyutlu yazıcı. d) Üç boyutlu yazıcı kend, parçasını da yapabilir b) Tersine mühendislikle modellenen ve yazıcıdan üretilen parçaları. a) Geleneksel üretilen yazıcı parçaları.

14 ÜÇ BOYUTLU YAZICI TASARIMI VE PROTOTİPİ Tersine mühendislik uygulanarak üretilmiş üç boyutlu yazıcı prototipi.

15 Extruder Filament’i ısıtıcı uca doğru iten mekanizmaya extruder denmektedir Isıtıcı uç extruderden gelen malzemeyi eriten ve istenilen çapta ince bir ip haline dönüştüren parçadır. Montajı yapılmamış ısıtıcı uç (j-head) yanda görülmektedir. Bu tip bir ısıtıcı uç kullanımı sayesinde filaman malzeme eritilirken üst kısımların gereğinden fazla ısınması ortadan kalkmıştır. Termistör sayesinde ısı kontrolü sağlanmaktadır. Kayış ve Kasnaklar Üç boyutlu yazıcılarda çoğunlukla GT2 kayışı ve buna uygun kasnaklar kullanılmıştır. Poliüretan maddeden oluşan kayışın yapısı ve dişleri kimyasallara ve kirletici maddelere karşı direnç sağlamaktadır Bağlantı Elemanları (Civatalar, Miller, Somunlar ve Pullar) ÜÇ BOYUTLU YAZICI ELEMANLARI Extruder. Kayış ve Kasnaklar.

16 Kontrol Kartı Günümüzde kullanılan bütün üç boyutlu yazıcıların kontrol kartları Arduino’ya dayanmaktadır. Bu kontrol kartlarının en temel görevleri step motorları, ısıtıcı nozzle’ı ve ısıtıcı tablayı kontrol etmektir. Bu kart arduino ek kartıdır. Üç boyutlu yazıcı için ihtiyaç duyulan tüm elektronik kontrol işlevini yerine getirmek için tasarlanmıştır. kartın tam olarak kullanılabilmesi için üzerine arduino mega ve A4988 step sürücü devrelerinin eklenmesi gerekmektedir Isıtıcı Zemin Isıtıcı zemin baskı esnasında malzemenin yüzeye yapışmasını, çarpılmasını önlemek amacıyla kullanılmaktadır ÜÇ BOYUTLU YAZICI ELEMANLARı RAMPS elektronik kontrol kartı Isıtıcı zemin

17 Adım Motoru Küçük boyutlu çalışmalarda iki adet z ekseni kontrolü için, birer adet x ve y eksenleri kontrolü için, bir adet filement çekmek için olmak üzere toplam beş adet adım motoru kullanılır. Yanda kullanılan nema 17 adım motoru görülmektedir. Adım Motoru Sürücü Devresi Adım motor sürücüsü üç boyutlu yazıcıda kullanılan adım motorlarının hareketini sağlamak üzere tasarlanmıştır. Arduino üzerinden geçen güç, motorları hareket ettirmekte yetersiz kaldığı için bu görevi adım motor sürücü devresi yerine getirmektedir ÜÇ BOYUTLU YAZICI ELEMANLARı Nema 17 adım motoru Adım motoru sürücü devresi

18 Üç boyutlu yazıcı elektronik kontrol kartının diğer elemanlarla bağlantı şeması görülmektedir. Ramps bağlantı şeması ÜÇ BOYUTLU YAZICI KONTROL ELEMANLARI

19 ÜÇ BOYUTLU YAZICI PROTOTİPİ’NİN MALİYETİ 3B Yazıcı Maliyet Tablosu Birim/metre/kg Fiyatı (TL) Adet/mToplam (TL) Arduino Mega Kartı901Adet90 Ramps Adet90 Step Motor Nema 17755Adet375 Motor Sürücü Devresi255Adet125 LCD Ekran701Adet70 Sıcak Tabla801Adet80 Profiller 20x20402Metre80 Alaşımlı Çelik Miller602Metre120 Vidalı Miller M5502Metre100 Sıcaklık Ölçüm Termistör502Adet100 End Stop703Adet210 Extruder Nozzle1101Adet110 Lineer Rulman2012Adet240 Cıvata,somun0,5100Adet50 GT2 Kayış102metre20 Kasnak102Adet20 Kaplin102Adet20 PLA1001Kg100 TOPLAM: 2000 TL

20 UYGULAMALAR Üç boyutlu yazıcıda gözlük çerçevesinin yazdırılması. Katman kalınlığı (Layer height)0,2 mm İlk katman kalınlığı (First layer height )0,35 mm Doluluk oranı (Fill density)0,4 Doluluk deseni (Fill pattern)Honeycomb Alt ve üst tabaka doldurma deseni (Top/bottom fill pattern) Rectilinear Extruder serbest gidiş hızı (Travel)100 mm/s İlk katmanı yazdırma hızı (First layer speed) 30 mm/s Etek genişliği (Brim widh)2 mm Filament çapı1,75 Extruder sıcaklığı °C190°C Tabla sıcaklığı °C60°C Kullanılan malzemePLA Toplam süre3sa 38dk Siyah PLA’dan üretilmiş gözlük çerçevesi. Tablo Siyah gözlük numunesinin yazdırma parametreleri.

21 UYGULAMALAR Sarı PLA’dan gözlük çerçevesi yazdırma işlemi. Katman kalınlığı (Layer height)0,2 mm İlk katman kalınlığı (First layer height )0,35 mm Doluluk oranı (Fill density)0,3 Doluluk deseni (Fill pattern)Lines Alt ve üst tabaka doldurma deseni (Top/bottom fill pattern) Rectilinear Extruder serbest gidiş hızı (Travel)100 mm/s İlk katmanı yazdırma hızı (First layer speed)30 mm/s Etek genişliği (Brim widh)2 mm Filament çapı1,75 Extruder sıcaklığı °C190°C Tabla sıcaklığı °C60°C Kullanılan malzemePLA Destek malzemesi oluşturma (Generate support material) Evet Toplam süre3sa 18dk Destekler sökülürken kırılan gözlük çerçevesi. Tablo Sarı gözlük numunesinin yazdırma parametreleri.

22 Yazdırılan Gözlük Numunelerinin Mekanik Testleri (Çekme Testi) Çekme testinden sonra siyah, sarı ve beyaz gözlük çerçeveleri ve kolları aşağıdaki şekillerde görülmektedir. Siyah gözlük çerçevesi ve kolu. Sarı gözlük çerçevesi ve kolu. Beyaz gözlük çerçevesi ve kolu (ABS).

23 %40 doluluk oranında PLA malzemeden yazdırılan siyah ve sarı gözlük kollarının ortalama 18,55 N/mm²’lik maksimum gerilme kuvvetine sahip olduğu görülmüştür. %40 doluluk oranında ABS malzemeden yazdırılan beyaz gözlük kol numunesinin 17,2794 N/mm²’lik maksimum gerilme kuvvetine sahip olduğu görülmüştür. Ayrıca %40 doluluk oranında PLA malzemeden yazdırılan siyah ve sarı gözlük kollarının ortalama %3,345’lik, ABS malzemeden yazdırılan beyaz gözlük kol numunesinin %2,44800’lik maksimum uzama miktarına sahip olduğu görülmüştür Yazdırılan Gözlük Numunelerinin Mekanik Testleri (Çekme Testi) Gözlük numunelerinin çekme testi grafiği.

24 Gözlük Kolu Numunelerinin Yüzey Pürüzlülük Değerleri Siyah gözlük kolunun dış yüzeyinin solisyon sonrası ölçüm yerleri. Siyah gözlük kolunun iç yüzeyinin solisyon öncesi ve sonrası ölçüm yerleri. Sarı gözlük kolunun dış yüzeyinin solisyon öncesi ve sonrası ölçüm yerleri. Sarı gözlük kolunun iç yüzeyinin solisyon sonrası ölçüm yerleri. Solisyon ÖncesiSolisyon Sonrası Ortalama yüzey pürüzlülük değeri Solisyon ÖncesiSolisyon Sonrası Ortalama yüzey pürüzlülük değeri Solisyon ÖncesiSolisyon Sonrası Ortalama yüzey pürüzlülük değeri Solisyon ÖncesiSolisyon Sonrası Ortalama yüzey pürüzlülük değeri

25 Yazdırılan gözlük numunelerinin yüzey sertlik değerleri Tablo da verilmiştir. Bu sonuçlara göre 72,16 hd’lik sertlik değeri ile en sert yüzeye sahip gözlük numunesi profesyonel üç boyutlu makinede yazdırılan gözlük olmuştur. PLA ile yazdırılmış olan gözlük numunelerin yüzey sertlik ortalaması ise 64,83 hd’dir. GÖZLÜK NUMUNELERININ YÜZEY SERTLIK DEĞERLERI Sertlik değerleri (HD) Ortalama Sertlik Değeri (HD) Siyah Gözlük numunesi 62 65, ,5 68 Sarı Gözlük numunesi 59 64,5 66,5 68 Beyaz Gözlük numunesi 72,5 72, ,5 70,5 Tablo Gözlük numunelerinin yüzey sertlik değerleri.

26 SOLISYON KULLANıLARAK YÜZEY PARLATMA VE DESTEKLERI ÇıKARMA İŞLEMI Yüzey pürüzlülüklerini gidermek ve yüzeyi daha parlak hale getirmek için “metil etil keton” isimli solisyon kullanılmıştır. Solisyon içine atılan numuneler 8 dakika solisyon içinde bekletildikten. Metil Etil Keton. Solisyon içinde bekletilen numuneler.Solisyon sonrası beyaz gözlük çerçevesi. Beyaz gözlük çerçevesinin kalınlığı solisyona atılmadan önce 4.8 mm iken solisyona atılıp bekletilme işleminden sonrasında gözlük çerçevesinin kalınlığı 4,48 mm olarak ölçülmüştür. Beyaz gözlük çerçevesi solisyona atılma işleminden sonra 0,32 mm incelmiştir. 26

27 TERSİNE MÜHENDİSLİK TEKNİĞİ İLE YAZDIRILAN ÖRNEK ÇALIŞMA 123D Catch programı ile üç boyutlu tarama yaptırılarak parça üretimi gerçekleştirilmesi 123D Catch programı ile üç boyutlu tarama yaptırma işlemi görülmektedir. 123 D Catch programı

28 TERSİNE MÜHENDİSLİK TEKNİĞİ İLE YAZDIRILAN ÇALIŞMA Üç boyutlu tarama yapılmış parça, STL formatına dönüştürülerek nesne dilimleme programlarında G kodu dosyası oluşturulmuştur. G kodu dosyası çıkarılmış parça üç farklı üç boyutlu yazıcıdan yazdırılmıştır

29 TERSİNE MÜHENDİSLİK TEKNİĞİ İLE YAZDIRILAN ÇALIŞMA Orijinal Parça (mm) Makerbot (mm) Prusa (mm) Delta (mm) Ort. Sapma (mm) d130,8829,3229,1629,04 1,41 d223,7222,0720,1619,58 3,11 t9,018,988,718,64 0,23 Üç farklı yazıcıdan çıkan parça boyutlarının karşılaştırılması.

30 TEŞEKKÜRLER. Prof. Dr. Kerim ÇETİNKAYA Karabük Üniversitesi Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Bölümü


"ÜÇ BOYUTLU YAZICI TASARIMI ve PROTOTİPİ PROF. DR. KERIM ÇETİNKAYA T.C. KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları